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大学物理实验教材课后思考题答案 一、 转动惯量： 1．由于采用了气垫装置，这使得气垫摆摆轮在摆动过程中受到的空气粘滞阻尼力矩降低至最小程度，可 以忽略不计。但如果考虑这种阻尼的存在，试问它对气垫摆的摆动 （如频率等）有无影响？在摆轮摆动中， 阻尼力矩是否保持不变？ 答：如果考虑空气粘滞阻尼力矩的存在，气垫摆摆动时频率减小，振幅会变小。（或者说对频率有影响，对 振幅有影响） 在摆轮摆动中，阻尼力矩会越变越小。 2．为什么圆环的内、外径只需单次测量？实验中对转动惯量的测量精度影响最大的是哪些因素？ 答：圆环的内、外径相对圆柱的直径大很多，使用相同的测量工具测量时，相对误差较小，故只需单次测 量即可。（对测量结果影响大小） 实验中对转动惯量测量影响最大的因素是周期的测量。（或者阻尼力矩的影响、摆轮是否正常、平稳的 摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的角度是否合适等） 3．试总结用气垫摆测量物体转动惯量的方法有什么基本特点？ 答：原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量方便、最大限度的减小了阻尼力矩。 三、 混沌思考题 1. 有程序 （各种语言皆可）、K 值 的取值范围、图 +5 分 有程序没有 K 值范围和图 +2 分 只有 K 值范围 +1 分 有 图和 K 值范围 +2 分 2. （1）．混沌具有内在的随机性：从确定性非线性系统的演化过程看，它们在混沌区的行为都表现出 随机不确定性。然而这种不确定性不是来源于外部环境的随机因素对系统运动的影响，而是系统自发产生 的 （2）．混沌具有分形的性质 （3）．混沌具有标度不变性 （4）．混沌现象还具有对初始条件 的敏 感依赖性 ：对具有内在随机性的混沌系统而言，从两个非常接近的初值出发的两个轨线在经过长时间演化 之后，可能变得相距“足够”远，表现出对初值的极端敏感，即所谓“失之毫厘，谬之千里”。 答对 2 条以上+1 分，否则不给分，只举例的不给分。 四、半导体 PN 结 （1）用集成运算放大器组成电流一电压变换器测量 106 ~ 1011 A 电流，有哪些优点? 答：具有输入阻抗低、电流灵敏度高、温漂小、线性好、设计制作简单、结构牢靠等优点。 （2）本实验在测量 PN 结温度时，应该注意哪些问题？ 答：在记录数据开始和结束时，同时都要记录下干井中温度，取温度平均值 。 （3）在用基本函数进行曲线拟合求经验公式时，如何检验哪一种函数式拟合得最好，或者拟合的经 验公式最符合实验规律？ 答：运用最小二乘法，将实验数据分别代入线性回归、指数回归、乘幂回归这三种常用的基本函数， 2 然后求出衡量各回归方程好坏的拟合度 R 。拟合度最接近于 1 的函数，拟合得最好。 五、地磁场 （1）磁阻传感器和霍耳传感器在工作原理有什么区别？ 答：前者是磁场变化引起材料阻值变化，最终使得电桥外接电压转变为对应的输出电压；后者是磁场 变化引起流经材料内部的载流子发生偏转而产生电压。 （2）为何坡莫合金磁阻传感器遇到较强磁场时，其灵敏度会降低？用什么方法来恢复其原来的灵敏 第 1 页 度？ 答：传感器遇到强磁场感应时，对应的磁阻材料将产生磁畴饱和现象，外加磁场很难改变磁阻材料的 阻值，所以传感器灵敏度会降低。方法是：在硅片上设计两条铝制电流带，一条是置位及复位带，该传感 器遇到强磁场感应时，将产生磁畴饱和现象，可用此来置位或复位极性；另一条是偏置磁场带，用于产生 一个偏置磁场，补偿环境磁场中的弱磁场部分(当外加磁场较弱时，磁阻相对变化值及磁感应强度成平方关 系)，使磁阻传感器输出显示线性关系。（或者按复位键） 六、牛顿环 1．利用透射光观测牛顿环及用反射光观测会有什么区别? 答：干涉条纹明暗互补，即，在透射方向观察因不存在半波损失，仍会观察到亮暗相间的同心圆环 干涉条纹，但亮暗正好及在反射方向观察互补 ！ 2 ．测量暗环直径时，叉丝交点没有通过环心，因而测量的是弦而非直径，对实验结果是否有影响? 为什么? 答： 所以，没有影响，圆环直径的平方差等于对应的弦的平方差。 为什么由平凸透镜和平板玻璃形成的牛顿环离中心越远，条纹越密? 答：第 k